Звезды массой от 0,08 до 10 Мс (масс Солнца) заканчивают свою эволюцию образованием так называемых белых карликов - бывших своих ядер, в которых прекратился термоядерный синтез, и сбросивших внешние конвективные оболочки красных гигантов в окружающий космос.
Белые карлики бывают гелиевыми - это в перспективе от красных карликов. Более массивные звезды эволюционируют в углеродные, углеродо-азото- кислородные (наше Солнце в будущем), неоновые, магниевые белые карлики.
Под воздействием собственной массы ядро звезды по окончании термоядерного синтеза сжимается до состояния равновесия между давлением сжатия гравитацией и противостоящим ему давлением так называемого вырожденного электронного газа. Вырожденный электронный газ образуется от сжатия звездного вещества - электронные оболочки деформируются и вещество становится электронно-ядерной плазмой. Так называемый запрет Паули препятствует дальнейшему уплотнению вещества белого карлика.
Если масса вырожденного ядра больше 1,4 Мс, то коллапс преодолеет давление вырожденного газа, что приведет к образованию нейтронной звезды. Это так называемый предел Чандрасекара.
Субрамадьян Чандрасекар (1910-1995) - американский астрофизик, лауреат Нобелевской премии по физике (1983 год). Известен работами по гидродинамике и эволюции звезд. И в том числе внес весомый вклад в разработку теории белых карликов.
Плотность вещества белого карлика составляет в наружных сферах около 10^5 г/см^3, в глубину она возрастает до 10^9 г/см^3. Для сравнения плотность воды в обычных земных условиях равна 1 г/см^3.
Радиус белого карлика уменьшается по сравнению с радиусом исходной нормальной звезды примерно в сто раз. Например, наше Солнце на стадии белого карлика будет по радиусу сопоставимо с Землей.
Такая высокая концентрация гравитации при малом радиусе приводит к высокому показателю силы тяжести на поверхности его фотосферы и, соответственно, фантастической величине ускорения свободного падения - 1000 км/сек^2, то есть 100 000 g.
Сжатие бывшего звездного ядра, естественно, приводит к росту угловой скорости вращения белого карлика - это действие закона сохранения импульса. Угловой момент характеризует количество вращательного движения и зависит от заданной скорости вращения и его радиуса. Увеличение радиуса ведет к замедлению угловой скорости, а его уменьшение - к возрастанию этой самой угловой скорости.
Получается быстро вращающийся объект с вырожденной электронно-ядерной плазмой, что создает огромное внешнее электромагнитное поле.
Белый карлик обладает запасом энергии, накопленной на предыдущих стадиях эволюции звезды. В начале своей собственной эволюции после сброса внешних конвективных оболочек красного гиганта температура фотосферы белого карлика составляет около 100 -200 тысяч Кельвинов - а это дает излучение рентгеновское и ультрафиолетовое по длинам волн. В отсутствие воспроизводства энергии звезда остывает и в течение десятков миллиардов лет предполагается превращение ее в черного карлика.
Интересные явления с участием белых карликов могут происходить в двойных звездных системах. Это когда две звезды находятся на расстоянии взаимодействия друг с другом и вращаются вокруг общего центра.
Особенностью двойных систем является неодинаковая эволюция входящих в них звезд.
Это связано с процессом их образования. Из аккреционного диска рождалась вообще-то одна протозвезда. При достижении равновесия между притяжением аккреционного материала и отталкиванием этого материала звездным ветром протозвезды образуется звезда главной последовательности. А из остатков отброшенной аккреции может образоваться вторая звезда поменьше. Вот и получилась двойная звездная система.
Звездные двойные системы вообще-то являются скорее правилом, чем каким-то уникальным случаем. Это одиночки типа нашего Солнца являются чудом природы. В основном же звездное хозяйство Вселенной состоит из звездных пар.
Звезда, которая побольше, быстрее эволюционирует, становится белым карликом, тогда как вторая, которая поменьше, все еще горит ярким пламенем термоядерных реакций. Когда эта вторая начинает становиться красным гигантом, то есть раздуваться, своими конвективными внешними оболочками она заполняет собой так называемую полость Роша. Полость Роша - это зона гравитационного контроля.
В пределах своей полости Роша звезда обладает гравитационным доминированием относительно звезды-напарника. У белого карлика (первой звезды) есть своя полость Роша. И когда красный гигант растет за пределы своей полости Роша, эти вышедшие наружу оболочки его вещества заходят в полость Роша белого карлика. И начнется, конечно, переток (аккреция) вещества с красного гиганта на белый карлик.
При нагревании водородных фракций аккреции до десятков миллионов Кельвинов на поверхности белого карлика происходят термоядерные взрывчики. Эти взрывы называются новыми звездами. Это историческое наименование явления. Астрономы прошлых веков, которые были не в курсе, что на самом деле происходит, просто обнаруживали в небе появление нового яркого объекта. И от радости называли это новой звездой.
Ну такие взрывы новой особого влияния на белый карлик не оказывают. Аккреция продолжается, если в его полости Роша еще имеется, что стягивать от соседней звезды.
Может получиться ситуация, когда эта аккреция может привести к увеличению массы первой звезды с ядром из белого карлика до 1,4 Мс (масс Солнца). А это предел Чандрасекара. Ядро сжимается в несколько сотен раз по радиусу. В таких обстоятельствах углерод внутри белого карлика начинает вступать в реакцию синтеза более тяжелых элементов. Причем это происходит в режиме нестабильности. Это происходит совершенно замечательный термоядерный взрыв - сверхновая типа Iа.
Чем он так замечателен? Да всем. Но особенно тем, что он является стандартом светимости, который используют астрономы для своих расчетов расстояний до внегалактических объектов, то есть тех, которые находятся за пределами нашего Млечного пути.
Владимир Черевичко